전기 자동차를 위한 무선 충전이 현실로 다가오고 있다.

언젠가 플러그인 자동차는 더 이상 플러그가 필요 없을지도 모릅니다. 전기차 운전자는 전원을 켤 때가 되면 전용 주차 공간에 차를 세우고 대시보드의 표시등이 켜질 때까지 기다렸다가 차에서 내려 일상으로 돌아가기만 하면 됩니다.

거추장스러운 코드가 필요 없는 유도성 전자 전송 방식인 무선 전기차 충전이 바로 그 기술입니다. 여러 스타트업이 무선 충전이 주류가 되는 세상을 위해 수년간 노력해 왔으며, 전기차 보급이 증가함에 따라 그 꿈을 현실로 만들기 위한 추진력이 커지고 있습니다. 기업들은 표준화된 기술을 중심으로 뭉치고 있고, 자동차 제조업체들은 무선 실험에 착수하고 있으며, 지자체들은 사용 사례 발굴에 나서고 있습니다. 심지어 테슬라도 관심을 보이고 있습니다.

하지만 충전 속도가 느리다는 점과 충전소를 구축하고 더 많은 자동차 제조업체를 참여시키는 데 필요한 자금과 관심 등 주요 장애물이 남아 있습니다. 코드 없이 충전하는 것은 이론적으로는 훌륭해 보이지만, 이 기술은 공용 플러그의 출시에 영향을 미치는 것과 같은 역설에 직면해 있습니다: 소비자 수요가 증가하면 자동차 회사들이 무선 충전을 도입할 수 있지만, 공공 충전에 대한 불안감으로 인해 전기차 수요의 성장은 부분적으로 방해를 받고 있습니다.

미국 에너지부 차량 기술 사무소의 전기화 R&D 프로그램 매니저인 마이클 와이즈밀러는 "제가 자동차 제조업체라면 무선 충전기가 없다는 이유만으로 현재 차량에 무선 충전기를 장착하는 것을 꺼려할 것입니다."라고 말합니다. "궁극적으로 의미가 있으려면 인프라와 차량에 동시에 무선 충전기가 배치되는 것을 봐야 합니다."

무선 또는 유도 방식의 전기차 충전은 자기 공명과 충전 패드를 사용하여 전력 전송 필드를 생성하는 방식으로 작동합니다. 차량 아래에 있는 수신기의 코일이 충전 패드의 코일과 정렬되면 수신기가 그 에너지를 포착하여 차량의 배터리로 공급합니다. 이 기술은 수신기와 정렬된 코일이 필요한 무선 휴대폰 충전과 유사하지만, EV 시스템은 최대 10인치(250밀리미터)의 거리에서도 작동할 수 있습니다.

하지만 속도가 문제입니다. 대부분의 무선 충전기는 레벨 2 충전기(가정에서 사용하는 종류)와 비슷한 수준이며, 많은 공공 충전소에서 사용할 수 있는 DC 고속 충전기가 아닙니다. 전기 자동차도 무선 충전을 염두에 두고 설계해야 합니다. 전기차를 개조하는 것은 가능하지만, 실제로는 자동차의 배터리 보증 기간이 무효화될 수 있다고 우드 맥켄지의 애널리스트인 아마이야 카데나비스는 말합니다.

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자동차 제조사 입장에서는 무선 충전 기능을 활성화하는 것이 여전히 정당화하기 어렵습니다: 비용이 많이 들고, 자동차 구매자에게 매력적인 혜택이 될 만한 무선 충전기가 아직 없기 때문입니다. 매사추세츠에 본사를 둔 와이트리시티의 CEO인 알렉스 그루젠은 자사의 무선 충전 기능으로 인해 자동차 제조업체는 대당 수백 달러, 소비자는 최소 2,500달러의 비용이 들 것이며 이 두 수치는 향후 5년 동안 하락할 것으로 예상하고 있다고 말합니다.

이러한 장애물로 인해 현재로서는 무선 전기차 충전은 대부분 시범 프로젝트의 형태로 존재합니다. 중국과 한국의 일부 자동차 제조업체는 새로운 승용차에서 이 기술을 테스트하고 있지만, 대부분의 무선 충전 시험은 일정한 경로와 고정된 주차 공간에서 밤새 충전해야 하는 상용차를 대상으로 이루어지고 있습니다.

"하루 종일 운행하는 경로의 특정 위치에 충전기를 배치할 수 있습니다."라고 전기 자동차 분석 회사인 EVAdoption의 설립자 겸 CEO인 로렌 맥도널드는 말합니다.

올여름, 와이트리시티는 포드 머스탱 마하-E와 같은 개조 차량에 기술을 선보인 데 이어 E-Z-GO 및 ICON EV 골프 카트와 경차에 헤일로 무선 시스템을 출시할 계획입니다. 이 회사의 투자자로는 미쓰비시 상사와 지멘스 AG가 있으며, 와이트리시티는 한국의 KG모빌리티가 만든 자동차에서 무선 충전을 시연하기 위해 파트너십을 맺고 있습니다. 와이트리시티는 자사의 기술을 통해 승용차를 시간당 최대 35마일까지 충전할 수 있다고 말합니다.

"충전은 여전히 전기차 구매자의 가장 큰 불안 요소 중 하나이며, 우리는 충전이 백그라운드에서 일어나는 일로 만들었습니다."라고 그루젠은 말합니다.

로스앤젤레스 카운티의 앤털로프 밸리 대중교통국은 웨이브 차징의 유도 시스템을 사용하여 전기 버스에 전력을 공급하고 있습니다. AVTA 마케팅 디렉터 제임스 로열에 따르면 이 기관은 사무실에 1개, 버스 노선에 14개 등 총 15개의 웨이브 무선 충전소를 보유하고 있습니다. 인디애나폴리스 역시 중국 전기차 업체인 BYD가 만든 전기 버스에 무선 충전을 사용하고 있습니다. 2019년, 인디애나폴리스는 펜실베니아에 본사를 둔 충전 스타트업 인덕트EV(당시 모멘텀 다이내믹스 코퍼레이션)와 파트너십을 맺었습니다.

브루클린에 본사를 둔 무선 충전 스타트업 HEVO는 작년에 레벨 2 무선 충전기로 데모를 완료한 후 DOE의 오크 릿지 국립 연구소 및 스텔란티스 NV와 협력하여 이 자동차 제조업체의 크라이슬러 퍼시피카 하이브리드에 50킬로와트 무선 시스템을 시험하고 있습니다. 또한 HEVO는 오크 릿지와 협력하여 300킬로와트 무선 고속 충전기를 개발 중이라고 CEO 제레미 맥쿨은 말합니다.

무선 충전의 승용차 적용 가능성을 보여주는 가장 중요한 신호로, 12월에 테슬라의 디자인 책임자인 프란츠 폰 홀츠하우젠은 자체 버전의 무선 충전 기술을 개발하고 있다고 밝혔습니다. 폰 홀츠하우젠은 "우리는 유도 충전을 연구 중이므로 차고에 차를 세우고 패드 위를 주행하기만 하면 충전이 완료됩니다."라고 유튜브 시리즈 "제이 레노의 차고"에 출연하여 말했습니다.

테슬라의 신임 투표는 다른 자동차 제조업체들 사이에서도 관심을 불러일으키고 있습니다. 맥쿨은 "이는 큰 경각심을 불러일으켰습니다."라고 말합니다. "그전까지는 무선 충전은 여전히 변두리 기술로 여겨졌습니다. 이제 무선 충전은 대세 기술이 되었습니다."

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표준화는 또한 채택률을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 2022년, 엔지니어 및 기술 운송 전문가 협회인 SAE International은 승용차를 포함하는 범주인 경상용 차량용 고정식 무선 충전에 대한 첫 번째 표준을 확정했습니다. 이 표준은 안전한 충전 속도(최대 11킬로와트)부터 상호 운용성 및 성능에 이르기까지 모든 것을 다룹니다.

"즉... 아파트 건물 충전기를 구축할 수 있다는 뜻입니다."라고 그루젠은 말합니다. "주차장, 노상 주차장 모두 이러한 종류의 공공 인프라를 전문으로 하는 회사의 무선 충전을 채택할 수 있다는 뜻입니다. 그리고 자동차 제조업체는 호환 가능한 자동차를 만드는 데 집중할 수 있습니다."

또한 SAE는 최종 표준은 아니지만 대형 차량이 최대 500킬로와트의 속도로 무선 충전할 수 있는 지침을 발표했습니다. DOE는 유타주의 UPS 경로와 여러 월마트 지점에서 해당 기술을 시연하기 위한 계약을 체결했습니다. "궁극적으로 이 기술이 적합한지는 트럭 제조업체와 자동차 제조업체가 판단해야 할 문제입니다."라고 와이즈밀러는 말합니다.

미국 연방 및 주 의원들이 무선 충전 확대를 위한 보조금 지급을 추진하고 있지만, 당분간은 여전히 대부분의 투자가 기존 전기차 충전기에 집중될 것으로 보입니다. DOE에 따르면 현재 미국에는 9,000개 이상의 공공 급속 충전소와 53,000개 이상의 레벨 2 충전소가 있습니다. 각 주에서 50억 달러의 연방 자금을 지원하기 시작하면 더 많은 충전소가 온라인 상태가 될 것으로 예상됩니다.

하지만 전문가들은 향후 자동차 기술, 특히 자율주행 기술의 발전으로 무선 충전에 대한 주장이 더욱 힘을 얻을 수 있다고 말합니다. SAE는 현재 전기차를 충전 패드에 정렬하는 표준 방법을 연구 중이며, 이는 자동차가 스스로 주행을 시작하고 주차할 때 특히 중요할 것입니다.

패드에서 전기차에 전원을 공급하는 것만이 충전의 마지막 영역은 아닙니다. SAE는 자동차가 그리드에 전력을 다시 공급할 수 있는 양방향 무선 충전을 포함하도록 경상용차 표준을 업데이트할 계획입니다. 그루젠은 와이트리시티의 차세대 무선 충전 부품은 양방향으로 작동할 것이며, 올해 말부터 자동차 제조업체에 판매를 시작할 예정이라고 말합니다.

SAE는 또한 "동적 유도 충전", 즉 차량이 움직일 때 플러그 없이 충전하는 기술에 대한 기술 가이드라인을 개발하고 있습니다. 도로 자체를 충전 패드로 바꿀 수 있는 이 기술은 아직 초기 단계에 머물러 있습니다. 이스라엘 회사인 일렉트론은 작년에 디트로이트의 1/4마일 도로에서 동적 충전을 테스트했습니다. 이달 초, 스텔란티스는 2028년 생산 예정인 크라이슬러 할시온 콘셉트 EV에 동적 무선 충전 기능이 탑재될 것이라고 발표했습니다.

Wireless charging for electric cars is inching closer to reality